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中高压直流断路器的研究与应用

高电压技术 2024年第6期50卷 2537-2553页

作者：范兴明李涛张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

多端直流系统及直流电网是未来柔性直流输配电系统的发展方向,其安全可靠稳定运行需要有直流断路器作为保障。虽然国内外研究人员提出了各种直流断路器技术方案,但目前市场上能够满足实际工程应用的直流断路器产品仍十分缺乏。该文对直... 详细信息

多端直流系统及直流电网是未来柔性直流输配电系统的发展方向,其安全可靠稳定运行需要有直流断路器作为保障。虽然国内外研究人员提出了各种直流断路器技术方案,但目前市场上能够满足实际工程应用的直流断路器产品仍十分缺乏。该文对直流断路器的研究工作进行了梳理。首先,分析了不同技术方案采取的换流方式及性能,并介绍了直流断路器中的核心组件及其驱动保护。其次,对各类型的直流断路器拓扑结构进行了总结,并归纳出改进优化的方向。最后,对直流断路器研制的关键技术与未来的发展趋势进行了讨论和总结,为中高压直流断路器研制与应用提供参考。

关键词：直流电网直流断路器换流方式核心组件拓扑结构

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基于电容自然充电换相的混合式直流断路器设计与仿真

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3510-3521页

作者：范兴明李涛张鑫桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于... 详细信息

以晶闸管作为主断器件是降低混合式直流断路器造价和技术难度的手段之一,电容电压是此类直流断路器能够顺利开断直流故障的关键影响因素。现有结构中电容大多为预充电型,但预充电方式和电容电压的维持较为复杂。因此,该文提出一种基于电容自然充电换相的混合式直流断路器,利用母线电压与预充电电容的电压差值实现电容的预充电和电容电压的自动维持,从而保证断路器的开断能力。此外该断路器还具备二次开断能力,可以满足极短时间内重复开断的需求。针对所提断路器的工作过程和元器件参数进行了详细的理论推导,基于PSCAD/EMTDC建立单端等效和四端柔性直流电网模型验证了所提结构的适用性。最后与其他方案进行比较,结果表明,所提方案在开断速度、电容预充电方式和二次开断方面具备一定优势。

关键词：混合式直流断路器晶闸管预充电二次开断

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基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法研究

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电机与控制学报 2024年第5期28卷 163-172页

作者：范兴明韩冬阳张鑫桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

为了解决目前干式空心电抗器匝间短路检测方法灵敏度和准确度不足的问题,根据故障发展期探测线圈感应电压的异常变化,提出一种新的基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法。首先,对电抗器故障发展期探测线圈电压信号进行仿真分析... 详细信息

为了解决目前干式空心电抗器匝间短路检测方法灵敏度和准确度不足的问题,根据故障发展期探测线圈感应电压的异常变化,提出一种新的基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法。首先,对电抗器故障发展期探测线圈电压信号进行仿真分析,得到电抗器不同位置匝间短路时探测线圈信号变化特征。再基于信号分解小波系数中有用信号与噪声相对比值最大的原则,逐层自适应选取最优小波基函数,利用小波变换对信号进行阈值去噪,提取故障特征量从而实现对电抗器匝间短路发展期及时准确地判断,避免故障进一步发展。通过搭建电抗器匝间短路故障检测系统实验平台,验证了基于小波分析磁场探测法的灵敏度和可靠性,为电抗器的安全稳定运行提供有效保障。

关键词：空心电抗器匝间短路探测线圈小波分析最优小波基故障检测

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基于交互式设计超材料建模与分析的MCR-WPT效率提升研究

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上海交通大学学报 2024年第4期58卷 545-554页

作者：范兴明张浩楠张鑫桂林电子科技大学机电工程学院广西壮族自治区桂林541004

超材料具有特殊的磁场调控能力,被广泛关注并应用于磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)领域,但寻求针对特定领域目标需求的超材料设计具有挑战性.目前,超材料的一般设计方法为S参数反演法和等效电路法,设计流程通常需要多次建模仿真得到... 详细信息

超材料具有特殊的磁场调控能力,被广泛关注并应用于磁耦合谐振无线电能传输(MCR-WPT)领域,但寻求针对特定领域目标需求的超材料设计具有挑战性.目前,超材料的一般设计方法为S参数反演法和等效电路法,设计流程通常需要多次建模仿真得到目标参数,该过程较为繁琐耗时.对此,深入分析上述两种设计方法的特性并将二者结合,采用HFSS与MATLAB软件交互设计和优化用于MCR-WPT特性提升的超材料,有效简化了超材料的设计过程.以无线电能传输效率优化为目标设计方形和Koch两种超材料单元,分析对比两种单元的电磁特性.搭建工作频率为6.78 MHz的MCR-WPT系统实验平台,探究两种超材料对传输效率的影响.实验结果表明,方形超材料和Koch超材料分别实现了28.4%和24.6%的最大传输效率提升,证明了交互设计可以更简便地设计超材料并且用于无线电能传输系统传输效率的提升.

关键词：无线电能传输超材料分析和设计交互式仿真传输效率

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基于简单气象因子的干旱指数计算及其适用性分析

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干旱地区农业研究 2024年第1期42卷 242-251页

作者：刘爽范兴科中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100

为建立可对短期干旱进行合理监测表征的气象干旱指数,从气象干旱发生的机制——水分供需矛盾(主要为降水量与蒸散量两大因素)出发,以旬尺度的蒸散缺水量占需水量的比值定义一个气象干旱指数——缺水度指数(WSI),潜在蒸散量(PET)采用气温... 详细信息

为建立可对短期干旱进行合理监测表征的气象干旱指数,从气象干旱发生的机制——水分供需矛盾(主要为降水量与蒸散量两大因素)出发,以旬尺度的蒸散缺水量占需水量的比值定义一个气象干旱指数——缺水度指数(WSI),潜在蒸散量(PET)采用气温(T,℃)及相对湿度(RH,%)两大极易获取的气象因子计算,同时利用陕西省30个气象站点2000—2020年的逐日气象观测资料分析WSI的适用性特征。结果表明:在不考虑风和大气压的影响条件下,相对于Penman-Monteith方程,基于T和RH估算PET误差较小,均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均值分别为1.17 mm和0.82 mm,但62.1%的数据计算结果偏小,部分站点80%以上数据偏小。对陕西省不同区域近年来旱情发展变化的研究表明,WSI能够识别出陕西省旱情易发区域及时段,同时对于短期干旱事件具有较强的识别能力,较MCI指数能够更快地捕捉旱情发生,同时更加灵活简便,可以应用于气象干旱的监测预报和评估。

关键词：气象干旱气温相对湿度缺水度指数(WSI) 陕西省

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纳米纤维聚苯胺导电水凝胶的保湿性能研究

化工新型材料 2024年

作者：范兴文陶玉仑安徽理工大学材料科学与工程学院

采用纳米纤维聚苯胺（PANI）作为导电填料，聚乙烯醇（PVA）/琼脂糖（AG）双网络水凝胶作为柔性基底，乳酸钠溶液（SL）作为保湿剂，制备了一种新型的具有保湿功能的PANI/PVA/AG-SL导电水凝胶。结果表明：浸泡SL溶液15min可以有效地改... 详细信息

采用纳米纤维聚苯胺（PANI）作为导电填料，聚乙烯醇（PVA）/琼脂糖（AG）双网络水凝胶作为柔性基底，乳酸钠溶液（SL）作为保湿剂，制备了一种新型的具有保湿功能的PANI/PVA/AG-SL导电水凝胶。结果表明：浸泡SL溶液15min可以有效地改善水凝胶的保湿性能。25℃的干燥环境下，水凝胶在经历72h后自身质量仍可保持在原来的85%左右。而在50℃和60℃的高温环境下，24h后自身质量仍可保持在原来的42%和46%左右。其保湿性均大于未浸泡SL溶液的水凝胶。浸泡SL溶液会对水凝胶的电化学储能性能产生影响，浸泡5min、10min、15min后水凝胶电极材料的比电容从225mF/cm2分别下降到了212.5mF/cm2、195mF/cm2、150mF/cm2。与此同时，水凝胶的最大可承受应力分别从原本的105.4kPa提升到212.4kPa、341kPa和541.6kPa，水凝胶的机械性能得到很大提升。该水凝胶可为改善导电水凝胶在应用过程中保湿性能差的现象提供参考。

关键词：纳米纤维聚苯胺导电水凝胶电极材料保湿性

体育专业大学生情绪智力对主观幸福感的影响机制及干预

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体育专业大学生情绪智力对主观幸福感的影响机制及干预

作者：范兴娴武汉体育学院

学位级别：硕士

加强高校学生心理健康教育工作,完善高校心理健康理论体系,是本阶段心理健康教育工作的重心。体育专业大学生是高校中的特殊群体,作为大学生,他们要努力学习文化知识,完善自身理论知识;作为运动员,他们要强健体魄,提高自身身身体素质,... 详细信息

加强高校学生心理健康教育工作,完善高校心理健康理论体系,是本阶段心理健康教育工作的重心。体育专业大学生是高校中的特殊群体,作为大学生,他们要努力学习文化知识,完善自身理论知识;作为运动员,他们要强健体魄,提高自身身身体素质,在这样的双重压力下,体育专业大学生的心理健康情况是值得心理健康教育工作者关注的方向。主观幸福感是心理健康的重要指标,情绪智力和情绪调节自我效能感是主观幸福感的重要影响因素,因此,对三者的关系及干预措施进行研究具有必要性。研究一:体育专业大学生情绪智力、情绪调节自我效能感和主观幸福感的中介检验。运用问卷:《生活满意度量表》、《积极消极情绪量表》、《情绪智力量表中文版(WLEIS)》、《情绪调节自我效能感中文版(RESE-C)》对某体育类高校688名体育专业大学生(最低运动等级为二级运动员)进行问卷调查,PROCESS 3.5插件对数据进行分析和处理。通过本研究,探究体育专业大学生情绪智力、情绪调节自我效能感和主观幸福感三者的现状及关系,验证情绪调节自我效能感在情绪智力对主观幸福感预测路径中的中介作用。研究二:体育专业大学生的情绪智力团辅干预研究。从研究一中选取情绪智力位于总分后20%,且情绪调节自我效能感和主观幸福感较低的32名体育专业大一新生(运动等级均为国家二级运动员)作为研究对象,将其随机分配到干预组和对照组,以团体辅导的干预方式,对干预组被试的情绪智力进行为期8次的干预,每次60-90分钟,对照组不进行任何干预。干预组和对照组均设置前、后、追踪测试,在每次团辅结束之后对成员感受进行记录和补充。结论:(1)体育专业大学生的情绪调节自我效能感、情绪智力、主观幸福感总体处于中上水平。(2)三个变量间正相关关系显著。体育专业大学生的情绪智力与情绪调节自我效能感、主观幸福感正相关关系均显著。情绪调节自我效能感和主观幸福感之间正相关关系显著。(3)在体育专业大学生情感智力预测主观幸福感过程中,情绪调节自我效能发挥了部分中介作用。(4)团体辅导能有效提高体育专业大学生的情绪智力,且延时效果较好。(5)情绪智力作为自变量,对中介变量情绪调节自我效能感和因变量主观幸福感产生影响。

关键词：中介作用主观幸福感体育专业大学生情绪智力团体辅导情绪调节自我效能感

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加温加压条件下复杂旋流液雾火焰流场测量

航空动力学报 2024年

作者：高健庭张弛安强薛鑫陶超范兴州中国航空规划设计研究总院有限公司中国工程物理研究院流体物理研究所北京航空航天大学航空发动机研究院航空发动机气动热力国家重点实验室

为研究近真实工况下航发中心分级燃烧室内部流动特性，在燃烧室最高进口压力1 MPa、进口温度700 K条件下对中心分级燃烧室分层旋流液雾火焰开展粒子图像测速(Particle Image velocimetry，PIV)，并辅以Kerosene PLIF和CH*化学自发光对... 详细信息

为研究近真实工况下航发中心分级燃烧室内部流动特性，在燃烧室最高进口压力1 MPa、进口温度700 K条件下对中心分级燃烧室分层旋流液雾火焰开展粒子图像测速(Particle Image velocimetry，PIV)，并辅以Kerosene PLIF和CH*化学自发光对油雾场和火焰释热场进行光学诊断。为应对加温加压高亮液雾火焰的诸多测试挑战，本文在粒子散播、试验流程、光路布置、成像滤波、图像处理等方面进行了优化。多物理场数据分析结果表明：在进口温度、压力及燃油流量不变时，随着进口空气流量增加，主、预燃级气流耦合增强；中心回流区提前，涡核远离中心；台阶回流区长度减小；预燃级局部当量比下降，反应更接近化学恰当比，释热增强且火焰重心远离中心。本文通过近真实工况下的光学诊断数据，证明了流场、组分场和释热场的紧密关联。

关键词：中心分级燃烧室分层旋流液雾火焰粒子图像测速(PIV) 光学诊断

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基于VAUKF的锂离子电池SOC预测研究

电工技术学报 2024年

作者：范兴明吴润玮封浩张鑫桂林电子科技大学机电工程学院

基于噪声协方差匹配方法的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)，其固定长度的时间窗影响算法噪声统计量。且AUKF中匹配窗口长度常由经验法确定，在复杂工作条件下容易引起噪声协方差估算的不确定性。为了进一步提高算法的噪声协方差估算精... 详细信息

基于噪声协方差匹配方法的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)，其固定长度的时间窗影响算法噪声统计量。且AUKF中匹配窗口长度常由经验法确定，在复杂工作条件下容易引起噪声协方差估算的不确定性。为了进一步提高算法的噪声协方差估算精度，提出一种由自适应遗传算法(AGA)确定初始窗口长度的变窗口自适应无迹卡尔曼(VAUKF)。并引入Allan方差分析法识别误差序列的波动，再基于更新规则适当调整窗口长度，提高VAUKF对时变噪声的抗干扰能力。通过FUDS、US06工况验证所提出的VAUKF算法可行性。仿真结果表明，VAUKF相比AUKF在不同工况下都实现了SOC预测精度和鲁棒性的提高。

关键词： SOC预测自适应无迹卡尔曼变窗口自适应无迹卡尔曼